Turbinas rendem mais no frio?

Question

Por que a eficência da turbina a gás aumenta quando o ar está mais frio e úmido?

Answer 1

A eficiência de uma máquina térmica por definição é (-trabalho líquido/Calor cedido)

= -Ws/Q

Uma turbina funciona da seguinte forma:

O ar entra na turbina através de um difusor, (A)que diminui sua velocidade e aumenta sua pressão, em seguida é direcionado para um compressor, onde é comprimido adiabáticamente.(B)
O combustível é então misturado, e a combustão ocorre praticamente a pressão constante, porém com variação do volume na câmara de combustão.(C)

Os gases de combustão passam pela turbina e se expandem isentropicamente, gerando trabalho somente suficiente para impulsionar o compressor.
O restante da expansão ocorre em um bocal, nela a velocidade dos gases em relação ao motor é aumentada até um nível acima da entrada de ar no motor. (D)Este aumento de velocidade fornece um impulso (força) no motor para frente.

Ws = -Wcd-Wab

Eficiência = n = (-Wcd-Wab)/Qbc

Wab = Entalpia em B - Entalpia em A
Wab = Hb - Ha = Cp(Tb-Ta)

Qbc = Cp(Tc-Tb)

Wcd = Cp(Td-Tc)

A substituição na equação da eficiencia:

n = 1 - ((Td-Ta)/(Tc-Tb)

Considerando taxa de compressão constante, termodinamicamente uma diminuição de Ta causaria uma diminuição em Tb, Tc e Td, e a eficiência não mudaria.
O que nos resta é que o a aumento de potência e causado pelo entrada de uma quantidade molar de ar maior pois o volume molar diminui com a temperatura, causando assim um excesso de ar maior aumentando a eficiencia da combustâo, e aumentando assim Tc, o que claramente melhora a eficiencia pela equação.

Answer 2

Porque a redução de temperatura aumenta a densidade do ar e você passa a ter mais oxigênio em volume para a queima. Como a capacidade volumétrica da turbina é constante, a não ser que se altere a rotação, com o ar mais frio teremos mais oxigênio disponível para a queima, aumentando sua eficiência.Quando a fórmula 1 corria na cidade do México, sofria um problema parecido, devido a altitude. Com a altitude o ar fica rarefeito (menos oxigênio no ar) dificultando a relação ar/combustível e o ajuste dos motores (aspirados).Os jogadores de futebol sofrem o mesmo problema. Tudo se resume a quantidade de oxigênio existente no ar.

Answer 3

Talvez porque o ar está condensado com maior concentração de oxigênio. Pelo menos nos carro é assim: no ar frio e no mar rendem mais

Answer 4

Turbinas de quê companheiro???
Por favor seja mais explícito, mermão!!!